
_START_ARTICLE_
إلكترونيات مطبوعة
_START_PARAGRAPH_
الإلكترونيات المطبوعة هي مجموعة من العناصر الكهربية التي تم إنتاجها عن طريق مجموعة من طرق الطباعة المختلفة على خامات متنوعة. عادة ما تعتمد الطباعة على المعدات الملاءمة لإظهار النموذج على الخامة (مثل: طباعة الشاشة الحريرية، طباعة الفلكسوجرافيك flexography، الطباعة الغائرة-جراڤيور نقش، طباعة الأوفست offset lithography، أو طباعة النفث الحبري طابعة نافثة للحبر)._NEWLINE_مقارنة بمعايير صناعة الإلكترونيات الإعتيادية، تعتبر طباعة الإلكترونيات صناعة قليلة التكاليف. يتم طباعة الالكترونيات ذاة التوصيل الكهربي أو الأحبار البصرية على الخامة لإنشاء عناصر نشطة كهربياً مثل شرائح الترانزستور الرقيقة thin film transistors أو عناصر خاملة كهربياً(لا تحتاج إلى طاقة كهربية لتعمل) مثل المقاومات مقاومة وموصلية كهربائية. من المتوقع أن تقوم تكنولوچيا طباعة الإلكترونيات بتسهيل إنتشار الإلكترونيات ذات التكلفة القليلة والكفاءة المنخفضة في عديد من التطبيقات، مثل الشاشات المرنة شاشة مرنةs، الملصقات الذكية تحديد الهوية بموجات الراديو ولأغراض البوسترات التفاعلية والديكورية._NEWLINE_مصطلح الإلكترونيات المطبوعة ذات صلة بالإكترونيات عضوية أو الإلكترونيات البلاستيكية ، والتي يتم فيها تأليف حبر أو أكثر ر من أحد المُركبات ذات القاعدة الكاربونية. وتعود المصطلحات الأُخرى إلى مواد الأحبار تلك التي يتم طباعتها عن طريق حلها في محلول أو عن طريق تفريغها من الهواء. من الممكن إحلال كثير من المواد في الصورة السائلة لتصبح ملاءمة للعملية الطباعة ( مثل: شبه موصل العضوية والغير عضوية، الموصلات المعدنية، و الجسيم نانوي، و أنابيب نانوية كربونية)_NEWLINE_غالباً ما تستعمل كل طرق الطباعة الصناعية لتجهيز الإلكترونيات المطبوعة.ولتجهيز تلك الإلكترونيات يتم طباعة طبقات الحبر واحدة فوق الأخرى، مشابهة لما يتم في الطباعة التقليدية. ولذلك تعتبر عملية التماسك من أهم مهام عملية الطباعة._NEWLINE_من أهم فوائد توظيف الطباعة لتصنيع الإلكترونيات هي الإستفادة من التكلفة القليلة وكميات الإنتاج الكبيرة. مثال على ذلك، أنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو تسمح بمتابعة الهوية أو متابعة البضائع في عمليات النقل والتجارة_NEWLINE_في بعض التطبيقات الأخري مثل الصمام ثنائي باعث للضوء لا تُحدث الطباعة فرق._NEWLINE_الطباعة على الأسطح المرنة جعل من الممكن وضع الإلكترونيات على الأسطح المنحنية(مثال: وضع خلايا شمسية على سقف سيارة)_NEWLINE_على الرغم من التكلفة المرتفعة لتصنيع أشباه الموصلات التقليدية، إلا إنها تعطي كفاءة عالية.
_START_SECTION_
الدقة، التسجيل، السماكة، الفتحات، المواد
_START_PARAGRAPH_
يتم تحديد أقصى دقة مطلوبة لأي مطبوع في عملية الطباعة التقليديةبالعين المجردة. لا يمكن للعين المجردة أن تميز أي ملمح يقل مقاس مكوناته الأصلية عن 20ميكرون، وكذلك هو خارج نطاق الطباعة التقليدية. وعلى النقيد فإن صغر حجم المطبوع وشدة دقته لهو أمر ضروري في الإلكترونيات المطبوعة، حيث أن تلك الخصائص تؤثر بشكل مباشر على وظائف وكثافة الدائرة الكهربية(خصوصاً في الترانزستورات). هناك متطلب آخر في عملية الطباعة وهو متعلق بدقة طباعة طبقة فوق الأُخرى، أو ما يُعرف بإسم تسجيل طبقة فوق أُخرى_NEWLINE_التحكم في السماكة والفتحات ومدى ملاءمة المادة من حيث الترطيب والإلتصاقوالإذابة، لهو أمر ضروري في حالة الطباعة التقليدية طالما أن العين المجردة يمكنهها ملاحظتها. وعلى النقيض تماما فإن الخصائص البصرية ليست مهمة في عملية طباعة الإلكترونيات.
_START_SECTION_
تكنولوچيا الطباعة
_START_PARAGRAPH_
الإهتمام بالطباعة كتنولوچيا تُمكن من صناعة الإلكترونيات ينبُع أساساً من قدرة تلك التكنولوچيا وضع حزم من الهياكل الدقيقة فوق بعضها البعض(مما يعني أجهزة كهربية دقيقة) بطرق أسه وأرخص من تلك المستخدمة فيصناعة الإلكترونيات التقليدية. أيضاً قدرة تكنولوچيا الطباعة على إدخال وظائف جديدة لتلك الإلكترونيات  مثل المرونة الميكانيكيةله دور مهم._NEWLINE_إختيار طريقة الطباعة الملاءمة يعتمد بالأساس على الطبقات المطبوعة من حيث خصائص المواد المستخدمة في الأحبار بجانب الإعتبارات التقنية والإقتصادية للمنتج النهائي._NEWLINE_وتنقسم الطباعة إلى نوعين، الطباعة بالفرخ، والطباعة بالبكر. في حالة الطباعة بالفرخ، فإن الطباعة بالنفث الحبري والطباعة الشبكية يعتبران الحل الأمثل في طباعة إلكترونيات بكمية قليلة ودقة عالية. بينما الطباعة بالحفروطباعة الأوفست وكذلك طباعة الفلكسوجرافيك أكثر شيوعاً في حالات الإنتاج بكميات كبيرة، مثل طباعة الخلايا الشمسية.، حيث أن سرعة الطباعة قد تصل 10000 متر مربع في الساعة._NEWLINE_تسخدم طباعة الأوفست والفلكسوجراڤيور في طباعة الموصلات العضوية و الغير عضوية (تستعمل طباعة الفلكسوجراڤيور في طباعة العوازل الكهربية أيضاً) بينما تستعمل الطباعة بالحفر خصيصاً في طباعة الطبقات ذات الجودة العالية</"ref name="Hub07> مثل أشباه_NEWLINE_الموصلات العضوية و واجهات أشباه الموصلات أو عوازل كهربة في الترانزستور وذلك نتيجة لقدرتها على طباعة طبقات ذات جودة عالية. وبالحديث عن درجة الدقة فإن  الطباعة بالحفر ممكنةٌ أيضاً في الموصلات العضويةوغير العضوية. من الممكن تجهيز الترانزستور العضويذو التأثير المجالي بالكامل بإستخدام طرق طباعة الكم</"ref name="Hub07> وكذلك طباعة الدوائر الموحدة._NEWLINE_طباعة النفث الحبري مرنة ومتنوعة، ويمكن نسبياً ضبطها بسهولة. من المحتمل أن تكون طباعة النفث الحبري هي الأكثر شيوعاً. ومع ذلك فإن طباعة النفث الحبري توفر إنتاجية محدودة قد تصل إلى 100 متر مربع بالساعة، ودرجة دقة منخفضة (تقريباً 50 ميكرون). هي ملاءمة أكثر لتلك المواد ذات اللزوجة المنخفضة مثل أشباه الموصلات العضوية. ولكنها غير ملاءمة للمواد ذات اللزوجة العالية مثل العوازل الكهربية العضوية والأجزاء المتناثرة مثل الأحبار المعدنية الغير عضوية، ونتيجة لطباعة الحبر عن طريق الطبقات فإن السماكة والتجانس منخفضين. حيث يحدث إنسداد في فوهة الرأس الطباعي._NEWLINE_إستخدام العديد من الفوهات وماقبل هيكلة الخامة المطبوع عليها يسمح بتحسين الإنتاجية وزيادة الدقة على التوالي. تفضل الطباعة بالنفث الحبري لأشباه الموصلات العضوية مثل الترانزستورات العضوية ذات التأثير المجالي OFET والثنائي العضوي المشع ضوئياً صمام ثنائي عضوي باعث للضوء. اللوحات الأمامية والخلفية Backplane للثنائي العضوي المشع صمام ثنائي عضوي باعث للضوء والدوائر الموحدة من الممكن تجهيزها بإستخدامطباعةالنفث الحبري وكذلك أيضاً الخلايا العضوية الضوئية._NEWLINE_تعتبر الطباعة الشبكية من الطرق الملاءمة لتصنيع الإليكترونيات وذلك لقدرتها على إنتاج طبقات سميكة منمطة من مواد مختلفة. هذه الطريقة بإمكانها إنتاج خطوط موصلة كهربياً من مواد غير عضوية مثل تلك المواد المُستخدمة في لوحات الدوائر الكهربية والهوائيات، ولكن أيضاً يمكنها إنتاج العوازل وطبقات الإلكترونيات السلبية(لا تحتاج إلى قوة كهربية في التشغيل)، حيث السماكة أهم من الدقة. إنتاجيتها تصل إلى 50 متر مربع بالساعة، ودرجة دقة تصل إلى 100 ميكرون، مشابهة لطباعة النفث الحبري. تلك الطريقة التنافسية المتنوعة تستعمل أساساً للطبقات الموصلة والعازلة كهربياً بجانب أشباه الموصلات الكهربية مثل الخلايا الضوئية العضوية Organic solar cell._NEWLINE_الطباعة بالهباء الجوي هي طريقة أُخرى من طرق تصنيع الإلكترونيات المطبوعة. تبدأ عملية الهباء الجوي عن طريق جعل الحبر في الشكل الذري(إنحلال الحبر)، حيث يمكن تسخينه إلى 80 درجة سيليزية منتجاً قطرات من الحبر بقطر 1 إلى 2 ميكرون._NEWLINE_يصل الغاز المحمل بالقطرات الناتجة عن عملية الأنحلال إلى الرأس الطباعي. يأتي تيار من غاز نقي ليندمج معالغاز المشع بالقطراتمسبباً ترتيب الذرات على هيئة خط متقارب القطرات من المادة المطبوعة. كلاً من الغاز النقي والمشع يخرجا من فوهة ضيقة بالرأس الطباعي والتي تقوم بضغط ذرات الهباء إلى أقطار تصل إلى 10 ميكرون. تخرج قطرات الطباعة من الرأس الطباعي عند سرعة 50متر/ثانية مخترقةً سطح الخامة المطبوع عليها._NEWLINE_تتشكل أجزاء التوصيل الكهربي والأجزاء النشطة والخاملة كهربياً عن طريق تحريك الرأس الطباعي المجهز بقفل ميكانيكي للفتح والغلق تبعاً للخامة. قد تصل دقة المطبوع إلى 10 ميكرون عرضاً سماكة من عشرات النانوميترات إلى أقل من 10 ميكرون. الرؤوس الطباعية ذات الفوهات العريضة تمكن من تصنيع الأنماط الإلكترونية الأكبر مقاساً بكفاءة وكذلك لأغراض تغطية سطح الخامات. كل المرحلة الطباعية تحدث في درجة حرارة الغرفة العاديةودون تفريغ للهواء أو غرف ضغط._NEWLINE_سرعة القذف من الفوهة تعطي إمكانية لتوسيع المسافة بين الرأس الطباعي وسطح الخامة المطبوع عليها قد تصل من 2 ملمم إلى 5 ملمم. تبقى القطرات متماسكة ومُركزة فيما دون تلك المسافة مما يساعد على طباعة أنمطة توافقية على أسطح ثلاثية الأبعاد. بغض النظر عن سرعة القطرات المقذوفة إلى أن عملية الطباعة رقيقة ومعتدلة ولا تحدث تلفاً في السطح الطباعي عادة، ولا ينتج عنها بقع أو رذاذ زائد. بمجر الإنتها من طباعة النمط المطلوب فإن الحبر المطبوع لابد له من عملية معالجة لتحقيق الخواص الكهربية والميكانيكية المطلوبة. تعتمد عملية العلاج هذه على تركيبة الحبر والسطح الطباعي معاً أكثر منها على عملية الطباعة نفسها. العديد من المواد تم طباعتها بنجاح بإستخدام طباعة النثر الهوائي. أمثلة على ذلك: المعاجين المخففة، البوليمرات الحرارية، البوليمرات المذابة والمواد البيلوچية._NEWLINE_الطباعة بالتبخر هي مزيج من الطباعة الشبكية عالية الجودة وتبخر المواد للوصول إلى درجة دقة تصل إلى 5 ميكرون. تستخدم هذه الطريقة تقنيات مثل الإشعاع الحراري والبصق بجانب طرق الإنتاج التقليدية لإسقاط المادة على السطح الطباعي من خلال قناع شفاف منضبط مع السطح الطباعي للوصول إلى نسبة تسجيل أفضل من 1 ميكرون. من الممكن عمل دوائر كهربية ذات تكلفة مناسبة وجودة معتمدة بإستخدام تصاميم من الأقنعة المختلفة مع أو مواد الضبط، وذلك دون الحاجة إلى الليثوجرافيك بحيث تكون الإنتاجية أكثر وبجودة أفضل من أساليب طباعة الإلكترونيات التقليدية.
_START_SECTION_
الخامات
_START_PARAGRAPH_
كلاً من المواد العضوية والغير عضوية مستعملة في طباعة الإلكترونيات. أحبار المواد لابد أن تكون في صورة سائلة وذلك لإحلالها أو تشتيتها أو تعليقها. لابد أن تعمل تلك المواد كموصلات كهربية أو أشباه موصلات أو عوازل. ولابد أيضاً أن تكون تكلفة تلك المواد مناسبة للتطبيق المُستخدمة له._NEWLINE_من الممكن أن تتعارض الخواص الكهربية للمادة مع خواصها الطباعية. على سبيل المثال فإن زيادة الوزن الجزيئي للبوليمر يجعله أكثر توصيلاً للكهربية بينما يؤثر على نسبة إحلالها. خصائص مثل اللزوجة والتوتر السطحي ومحتوي المادة في الحالة الصلبة لابد أن تكون تحت السيطرة في أثناء عملية الطباعة. التفاعل أو التداخل بين الطبقات مثل الترطيب والإلتصاق والتجفيف بعد الطباعة كلها عوامل تؤثر على المنتج النهائي. عادة لايمكن استعمال نفس الإضافات المستخدمة في أحبار الطباعة العادية لأنها تؤثر على الخواص الكهربية._NEWLINE_خواص المادة هي عادة التي تفرق بين الإلكترونيات المطبوعة والتقليدية. تمد المواد القابلة للطباعة بمميزات هامة مثل المرونة الميكانيكية وإمكانية ضبط الوظيفة عن طريق التعديل الكيميائي، مثل اللون المضئ في الثنائي العضوي الباعث للضوء._NEWLINE_توفر الموصلات المطبوعة توصيلية أقل و حاملات شحنات متنقلة أقل.
_START_SECTION_
الخامات العضوية
_START_PARAGRAPH_
تدمج طباعة الإلكترونيات العضوية المعرفة والتطورات من مجالاتٍ شتى، مثل الطباعة والإلكترونيات والكيمياء وعلم المواد بالذات المُتعلق منه بالكيمياء العضوية وكيمياء البوليمرات. تختلف المواد العضوية جزئياً عن الإلكترونيات التقليدية من حيث البناء والتشغيل والوظيفة ، والذين بدورهم يؤثرون على العنصر وبناء الدائرة وكذلك طريقة التصنيع._NEWLINE_إكتشاف البوليمرات الموحدة conjugated polymers وتطويرها إلى مواد سائلة، كل ذلك أدى إلى عمل أول حبر عضوي. المواد المنتمية إلى الفئة العضوية تمتلك تنوع في الخواص التوصيلية الكهربية والإنارة_NEWLINE_الكهربية والضوئية. تُستخدم البوليمرات الأُخرى كعوازل كهربية._NEWLINE_في معظم المواد العضوية يُفضل نقل الشحنات الموجبة عن السالبة. ولذلك الإلكترونيات الممنوحة شحنات موجبة مُفضلة عن تلك الممنوحة شحنات سالبة. متانة تلك المواد وعمرها الإفتراضي أقل من الإلكنرونيات المواد التقليدية._NEWLINE_تشمل أشباه الموصلات العضوية على البوليمرات مبلمر.الموصلة و ممنوحة ستايرين sulfonate, PEDOT:PSS._NEWLINE_كلا البوليميرات متوافر تجارياً بتركيبات مختلفة وتم طباعتهم بإستخدام الطباعة بالنفث الحبري، أو الطباعة الشبكية وطباعة الأوفست ، أو الطباعة الشبكية وطباعة وطباعة الفلكسو والجراڤيور على الترتيب._NEWLINE_يتم تشغيل أشباه الموصلات بطباعة النفث الحبري، مثل البولي. كثير من البوليمرات المشعة تُستخدم في طباعة النفث الحبري، تماماً مثل المواد الفعالة بالنسبة للخلايا الكهروضوئية لوح ضوئيs.
_START_SECTION_
الخامات الغير عضوية
_START_PARAGRAPH_
تمُد الإلكترونيات الغير عضوية طبقات ووسائط منتظمة بدرجة لا تستطيع المواد العضوية والبوليمرات الوصول إليها._NEWLINE_تُستخدم أحبار الفضة المتناهية الصغر في طباعة الفلكسو, والأوفست والنفث الحبري. تُستعمل جزيئات الذهب في طباعة النفث الحبري._NEWLINE_تستطيع المواد المُضيئة كهربياً ذات ذات الشاشات المتعددة الألوان أن تغطي وتندمج حتى عشرات المترات المربعة في معدات الشاشات. وتشمل على ست إلى ثمان طبقات من المواد الغير عضوية المطبوعة، متضمنة النحاس المُطعم بالفسفور على خامة من البلاستيك الرقيق._NEWLINE_سيلينيد نحاس إنديوم غاليومs يمكن طباعته على الموليبدينوم المُغطى بشرائح الزجاج.
_START_SECTION_
السطح الطباعي
_START_PARAGRAPH_
تسمح الإلكترونيات المطبوعة بإستخدام الخامات المرنة، مما يقلل تكلفة الإنتاج، وتمكن أيضاً من عمل دوائر كهربية مرنة ميكانيكياً. تستعمل طباعة النفث الحبري والطباعة الشبكية خامات جامدة مثل الزجاج والسيليكون للطباعة عليها، بينما تكاد تكون الخامات المرنة مثل البلاستيك والورق محتكرة بواسطة طرق الطباعة ذات الإنتاجية العالية. يُعتبر البولي إيثيلين تيرفثالات إختيار واسع الإنتشار وذلك لقلة تكلفته وأداءه الجيد مع درجات الحرارة المختلفة. تكلفة الورق المنخفضة وتطبيقاته المتعددة تجعل منه خامة محط أنظار المهتمين بمجال الإلكترونيات المطبوعة، إلا أنخشونة سطحه وقدرته العالية على الإمتصاص تقف عائقاً في ذلك المجال._NEWLINE_بعض المعايير الأخرى للخامات لابد من أخذها في الإعتبار، مثل قلة خشونة السطح الطباعي ونسبة ترطيب مناسبة، والتي يمكن ضبطها بعمليات ما قبل المعالجة ( التغطية، والكورونا:هالة (فضاء) ). وعلى النقيد من الطباعة التقليدية، فإن طباعة الإلكترونيات عادةً ما تعتبر نسبة الإمتصاص العالية من العيوب التي يجب تلافيها.